第一节 Prometheus远程存储VictoriaMetrics简介

VictoriaMetrics 是一个快速、经济高效且可扩展的监控解决方案和时间序列数据库，不仅可以作为 Prometheus 的远程存储，还可以使用其组件完全替换 Prometheus。

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它主要有以下特性:

支持 Prometheus querying API,Graphite API. 可以在 Grafana 中直接使用
实现了基于 PromQL 的查询语言 - MetricsQL, 提供了一些高级功能
提供了全局视图，支持多个 Prometheus 实例或任何其他数据源同时向 VictoriaMetrics 写入数据，查询时数据可以保证唯一
占用资源少，且高性能.
支持多种方式获取 metrics. 如:
- file_sd_config
- kubernetes_sd_config
- consul_sd_config
- 从 exporter 直接获取，与 prometheus 完全兼容。除 static_config 外，还支持多种服务发现方式，如:
  - 通过 Prometheus 远程写入
  - 通过 Post 请求将指定 JSON 格式的数据直接写入

2 单机模式

单机模式比较简单，直接下载二进制或 Docker 镜像并使用指定的命令行启动.

单机模式可能用到的组件.

- victoria-metrics: metrics 数据抓取或存储
- vmalert: 按照指定的规则将 metrics 数据聚合或向 alertmanager 发送告警
- vmauth: 启用用户认证功能

以二进制为例，可以通过

-storageDataPath 参数指定数据存储的目录。默认为 victoria-metrics-data
-retentionPeriod 参数指定数据保存的时长。默认为 1 month
-httpListenAddr参数指定监听的 HTTP 套接字。默认为 :8428
-loggerTimezon 参数指定日志的时区，默认为 UTC. 建议设置为 Asia/Shanghai
-maxInsertRequestSize 参数限制 Prometheus remote_write API 的请求大小。默认为 33554432 byte. 支持可选的单位为 KB, MB, GB, KiB, MiB, GiB
-promscrape.config 参数指定 Prometheus 配置文件路径。该配置文件只需要包含 scrape_configs 部分配置即可.(经测试 VictoriaMetrics 支持scrape_configs 中的 relabel_configs 和 metric_relabel_configs )
-promscrape.config.strictParse 参数设置是否会严格校验 -promscrape.config 指定的配置文件。默认情况下，不支持的字段会跳过，兼容 Prometheus 的配置文件
-promscrape.configCheckInterval 参数设置检查 Prometheus 配置文件是否变更的时间间隔。若变更，则重新加载。默认关闭
-relabelConfig 参数指定 relabel 的规则.
-relabelDebug 参数指定日志中是否指定 relabel 前后的 metrics. 多用于调试.
-selfScrapeInstance 参数设置抓取自身 metrics 时，instance 标签的值。默认 self
-selfScrapeInterval 参数设置抓取自身 metrics 的时间间隔
-selfScrapeJob 参数设置设置抓取自身 metrics 时，instance 标签的值。默认 victoria-metrics

从参数看来，单机模式下的 VictoriaMetrics 可以

作为 Prometheus 的远程存储

启动 VictoriaMetrics 脚本如下:

# start_VictoriaMetrics.sh
cd ${victoria-metrics-home}
./victoria-metrics \
  -storageDataPath <storageDataPath> \
  -retentionPeriod <dataKeepTime> \
  -maxInsertRequestSize <req_size> \
  -httpListenAddr <IP:port> \
  -loggerTimezon Asia/Shanghai &> victoria-metrics.log &

Prometheus 远程写入相关配置如下:

# prometheus.yml
# ...
remote_write:
  - url: http://<victoriametrics-addr>:8428/api/v1/write

指定 promscrape.config 直接抓取并存储 metrics.

这种方式启动与作为远程存储启动方式基本与存储方式大同小异，只需要指定对应配置文件即可。在直接抓取 metrics 过程中，VictoriaMetrics 需要一些其他的组件去实现 Prometheus 中的功能。比如

Prometheus 中规则 (包括 metrics 聚合规则与告警规则) 需要 vmalert 组件来实现。且 vmalert 只是发送告警到 Alertmanager.vmalert 支持的规则与 Prometheus 的规则一致。有关 vmalert 的使用，参见官方文档
Prometheus 中认证相配置需要 vmauth 组件来实现，参见官方文档

cd ${victoria-metrics-home}

./victoria-metrics \
  -storageDataPath <storageDataPath> \
  -retentionPeriod <dataKeepTime> \
  -maxInsertRequestSize <req_size> \
  -httpListenAddr <metrics_IP:port> \
  -promscrape.config <prometheus.yml> \
  -promscrape.configCheckInterval 1m \
  -loggerTimezon Asia/Shanghai &> victoria-metrics.log &

./vmalert \
  -httpListenAddr ":8880" \
  -rule <record_rule_file or alert_rule_file> \
  -datasource.url <metrics_IP:port> \
  -notifier.url <AlertManager URL> \ # AlertManager URL
  -remoteWrite.url <metrics_IP:port> \ # 聚合后的 metrics 写入的位置,一般为 victoria-metrics 的端口
  -remoteRead.url <metrics_IP:port> \
  -external.label <key=value> # 为聚合后的 metrics 添加标签

./vmauth \
  -httpListenAddr ":8427" \
  -auth.config <auth_config>

为了加强数据的安全性，可以将 victoria-metrics 存储监听在 localhost. 启用 auth. 配置一些自定义用户信息. vmauth 配置文件示例如下. Grafana 可使用该用户获取数据.

3 集群模式

VictoriaMetrics 集群模式相对来说比较复杂。主要由 vmstorage ,vminsert,vmselect 三部分组成，这三个组件每个组件都可以单独进行扩展。其中:

vmstorage 负责提供数据存储服务
vminsert 是数据存储 vmstorage 的代理，使用一致性 hash 算法进行写入分片
vmselect 负责数据查询，根据输入的查询条件从 vmstorage 中查询数据

vmstorage 采用 shared-nothing 架构，优点是 vmstorage 的节点相互之间无感知，相互之间无需通信，不共享任何数据，增加了集群的可用性，简化了集群的扩展的难度与运维工作.

3-1 特性

VictoriaMetrics 集群模式支持

1 性能和容量水平扩展

vminsert 和 vmselect 是无状态的。可以随时添加 / 删除。添加更多的 vminsert 和 vmselect 节点可以扩展数据写入与查询的效率
vmstorage 节点保存抓取的数据，因此无法在不丢失数据的情况下删除它们。添加更多 vmstorage 节点可扩展集群容量。添加 vmstorage 的步骤如下:
1. 使用与集群中现有节点相同的 -retentionPeriod 启动新的 vmstorage 节点
2. 使用包含 <new_vmstorage_host> 的新 -storageNode 参数逐渐重新启动所有 vmselect 节点
3. 使用包含 <new_vmstorage_host> 的新 -storageNode 参数逐渐重新启动所有 vminsert 节点

支持时间序列数据的多个名称空间 (租户). 多个租户之间相互隔离

VictoriaMetrics 集群支持多个独立的租户。租户由 accountID 或 accountID:projectID标识，他们放在 url 中。如

http://<vminsert>:8480/insert/<accountID>/<suffix>,http://<vmselect>:8481/select/<accountID>/prometheus/<suffix>. 等.

每个 accountID 和 projectID 由范围 [0 .. 2^32) 中的任意 32 位整数标识。如果不指定，则默自动分配为 0.
当第一个数据点写入给定租户时，会自动创建租户
所有租户的数据均匀分布在可用的 vmstorage 节点中。这保证了当不同租户具有不同的数据量和不同的查询负载时，vmstorage 节点之间的负载均匀
数据库性能依赖于租户的数量，主要取决于所有租户中活动的时间序列的总数.
VictoriaMetrics 不支持在单个请求中查询多个租户

支持数据副本

默认情况下，VictoriaMetrics 将副本写入到 -storageDataPath 指向的底层存储.

可以通过 vminsert 指定 -replicationFactor=N 标志位来启用数据副本。这保证在最多 N-1 个 vmstorage 节点不可用时，所有数据扔可用于查询。集群必须至少包含 2*N-1 个 vmstorage 节点.

启用复制后，vmselect 必须指定 -dedup.minScrapeInterval=1ms 命令行标志.

3-2 快速部署

使用 3 个节点部署相关服务。节点 IP 分别为 IP1, IP2, IP3

在每个节点上运行如下脚本来启动 vmstroage,vminsert,vmselect

#!/bin/bash

victoria_home="/data1/victoria-metrics"
bin=${victoria_home}/bin
conf=${victoria_home}/conf
data=${victoria_home}/data
log=${victoria_home}/log

LOG_LEVEL=INFO
TIMEZONE="Asia/Shanghai"

cd ${victoria_home}

${bin}/vmstorage-prod \
  -httpListenAddr "nodeIP:8482" \
  -storageDataPath ${data} \
  -retentionPeriod 30d \
  -vminsertAddr "nodeIP:8400" \  # insert 端口,由 vminsert 连接
  -vmselectAddr "nodeIP:8401" \   # select 端口,由 vmselect 连接
  -loggerTimezone ${TIMEZONE} \
  -loggerLevel ${LOG_LEVEL} &> ${log}/storage.log &

${bin}/vminsert-prod \
  -httpListenAddr "nodeIP:8480" \
  -storageNode IP1:8400,IP2:8400,IP3:8400 \
  -loggerTimezone ${TIMEZONE} \
  -loggerLevel ${LOG_LEVEL} &> ${log}/insert.log &

${bin}/vmselect-prod \
  -httpListenAddr "nodeIP:8481" \
  -selectNode IP1:8481,IP2:8481,IP3:8481 \
  -storageNode IP1:8401,IP2:8401,IP3:8401 \
  -loggerTimezone ${TIMEZONE} \
  -loggerLevel ${LOG_LEVEL} &> ${log}/select.log &

启动后，可以分别配置 Prometheus 和 Grafana 对 metrics 数据写入读取。详见官方文档

# prometheus.yml
remote_write:
  - url: "http://<vminsert>:8480/insert/<accountID>/<suffix>"
   # accountID 默认为 0
   # suffix 可以为 `prometheus` 或 `prometheus/api/v1/write`
    write_relabel_configs:
      - source_labels: [__name__]
        regex: 'go_.*'
        action: drop

Grafana 数据源地址可配置为 http://<vmselect>:8481/select/<accountID>/prometheus. 此时 accountID 必须与 prometheus.yml 中配置的 accountID 一致.

最后可使用 vmauth 对数据读取时进行验证，保证数据安全性.